
在化学科学与工程学院,张亚男副教授领衔的团队成功研发了一种新型光电极体系,能够高效同步去除水中的有机污染物和重金属离子。这一创新成果,题为“An efficient CuBi2O4/nZVI-PEC/PMS system for simultaneous removal of OFL and Cr(VI):Synergistic role of S-Scheme/Ohmic dual junctions and Cu/Fe double active centers”,已发表在《先进功能材料》期刊上。
面对水环境中日益严重的有机污染物和重金属离子复合污染问题,张亚男副教授及其团队创新性地采用了“S型/欧姆双异质结”与“Cu/Fe双金属中心”协同策略,澳门威尼斯人中国。他们成功制备了CuBi2O4/TiO2光阳极和nZVI/TiO2光阴极,并通过光电催化(PEC)与过氧单硫酸盐(PMS)耦合,构建了高效的光电极体系。
研究团队通过脉冲电沉积法和硼氢化钠还原法,确保了CuBi2O4/TiO2光阳极和nZVI/TiO2光阴极的制备质量。SEM和TEM表征结果显示,材料在TiO2基底上形成了高度有序的三维树状阵列结构,并且CuBi2O4与nZVI纳米材料在TiO2表面的均匀负载和异质界面的形成也得到了证实,澳门威尼斯人官网。
在原位XPS技术和DFT理论计算的辅助下,研究团队深入解析了电极界面的电荷转移机制,证实了光生载流子的有效分离与传输,以及电子和空穴的保留。此外,DFT计算还揭示了双光电极与PMS分子的界面相互作用机制,证实了Cu/Fe双金属中心对PMS的吸附作用及其在过氧键断裂中的关键作用。

实验结果显示,CuBi2O4/nZVI-PEC/PMS体系在10分钟内即可实现OFL和Cr(VI)的近乎完全去除,并在实际水体中表现出良好的适应性,循环使用五次后活性仍保持在90%左右。这一成果为水环境中复合污染物的高效同步去除提供了新的思路。
张亚男副教授是该论文的通讯作者,朱婷婷博士研究生和高雨晴硕士研究生为共同第一作者。该研究工作得到了国家自然科学基金和中央高校基本科研业务费基金的支持。论文链接:https://doi.org/10.1002/adfm.202522611。